Pro­fesseur des uni­ver­sités, Christophe Forgez mène ses recherch­es au sein du lab­o­ra­toire Rober­val. Il a dirigé, jusqu’en juil­let 2024, la fil­ière méca­tron­ique, action­neurs, robo­t­i­sa­tion et sys­tèmes. Son activ­ité de recherche con­cerne les bat­ter­ies inno­vantes des­tinées aux véhicules électriques. 

Christophe Forgez a été recruté en tant qu’automaticien au lab­o­ra­toire d’électromécanique de Com­piègne (LEC) qui a fusion­né, en 2018, avec Rober­val. En quoi con­sis­tent ses recherch­es ? « Un des objec­tifs de mes recherch­es est d’établir des lois de diag­nos­tic. Ini­tiale­ment, c’était pour des machines élec­triques notam­ment des altern­odé­mar­reurs dans le cadre d’un lab­o­ra­toire com­mun entre Valéo et le LEC. En un sens, on tra­vail­lait déjà sur les prémices des hybri­da­tions. Il s’agissait pour moi de sur­veiller la tem­péra­ture du cœur de ces machines pour éviter de les détéri­or­er. Le LEC s’appuyait sur plusieurs com­pé­tences : une sur la con­cep­tion des machines élec­triques et leurs com­man­des et une sur l’électronique de puis­sance. On était en effet spé­cial­isé dans les sys­tèmes élec­triques à énergie embar­quée, notam­ment dans les chaînes de trac­tion élec­trique pour les véhicules, mais il nous man­quait la com­posante bat­ter­ies en tant que source d’énergie. C’est donc tout naturelle­ment que je me suis intéressé à cette thé­ma­tique », explique-t-il. 

Un domaine de recherche qu’il cul­tive depuis les années 2000. « Depuis le début des années 2000, je développe des mod­èles que j’ai util­isés, dans un pre­mier temps, sur des fonc­tions de diag­nos­tic. Autrement dit pour faire en sorte que l’électronique et l’informatique util­isées autour de la bat­terie puis­sent con­trôler et assur­er son bon fonc­tion­nement. Ce sont des algo­rithmes embar­qués dans un BMS (Bat­tery Man­age­ment Sys­tem) indis­pens­able pour toutes les bat­ter­ies lithi­um-ion et en charge de véri­fi­er que, à aucun moment, il n’y ait de risque de sur­chauffe et d’explosion. Nous tra­vail­lons égale­ment sur des sujets tels que le vieil­lisse­ment afin de pou­voir pronos­ti­quer la durée de vie d’une bat­terie. C’est une thé­ma­tique des­tinée à répon­dre au busi­ness plan d’une entre­prise qui voudrait, par exem­ple, élec­tri­fi­er une chaîne de trac­tion et qui souhait­erait, de ce fait, con­naître la taille de son pack de bat­ter­ies en fonc­tion de l’application ciblée mais aus­si de la durée de vie des bat­ter­ies. Ain­si, en mode d’utilisation clas­sique, les con­struc­teurs vis­eraient que les bat­ter­ies et les véhicules aient la même durée de vie », souligne Christophe Forgez. Avec l’essor de l’électromobilité, ces thé­ma­tiques intéressent un grand nom­bre d’acteurs tant académiques qu’industriels. « L’UTC fait ain­si par­tie du con­sor­tium Com­mutes impli­quant notam­ment le CEA, l’IFPEN, le lab­o­ra­toire bor­de­lais IMS, l’université Gus­tave-Eif­fel à Lyon et l’EIGSI, une école d’ingénieurs à La Rochelle. Le but de ce con­sor­tium ? Il s’agit de met­tre en com­mun nos moyens d’essais et de pro­pos­er à des parte­naires indus­triels des cam­pagnes d’essais d’un an pour essay­er de com­pren­dre com­ment les bat­ter­ies se dégradent dans cer­taines con­di­tions et con­stru­ire ain­si des bases de don­nées qui pour­ront être exploitées pour fab­ri­quer des mod­èles plus robustes. On a par exem­ple tra­vail­lé sur la charge à froid pour voir com­ment la bat­terie se com­porte en cas de grand froid afin de définir des pro­to­coles de charge. J’ai par ailleurs des parte­nar­i­ats directs et récur­rents avec des indus­triels tels Renault, Safran… Cela per­met de financer des thès­es pen­dant trois ans sur une prob­lé­ma­tique fixée en con­cer­ta­tion avec l’entreprise », détaille-t-il. 

Place aux batteries innovantes 

Jusqu’ici, ces recherch­es visaient à ren­dre les bat­ter­ies plus fiables, plus robustes mais aus­si plus durables. « Aujourd’hui, on essaie d’aller plus loin en dévelop­pant des bat­ter­ies inno­vantes. Il s’agit de déter­min­er dif­férents modes d’utilisation des bat­ter­ies. Com­ment par exem­ple accélér­er les charges ? Actuelle­ment, une charge en 5 min­utes n’est pas pos­si­ble mais on tra­vaille dans cette direc­tion. L’idée est de valid­er nos mod­èles pour qu’ils soient suff­isam­ment fiables. Expéri­men­tale­ment, on sait actuelle­ment charg­er un élé­ment de bat­terie en 10 min­utes par 0 °C et sans la dégrad­er. Cette loi de con­trôle peut être trans­pos­able à l’échelle véhicule pour sur­veiller le bon déroule­ment des charges rapi­des d’environ 20 ou 30 min­utes, et sur­veiller qu’à aucun moment cette charge rapi­de n’entraîne de dégra­da­tions pré­maturées », con­clut Christophe Forgez.

MSD